CN103313144A

CN103313144A - 射频开关的控制方法

Info

Publication number: CN103313144A
Application number: CN2013102168163A
Authority: CN
Inventors: 杨清华; 刘海玲
Original assignee: HUNTERSUN GUIZHOU Co
Current assignee: Shanghai writing brush microelectric technique Co., Ltd
Priority date: 2013-07-01
Filing date: 2013-07-01
Publication date: 2013-09-18

Abstract

本发明公开了射频开关的控制方法，该方法是采用以下6种方式中的一种进行控制：方式一，采用多电压等级来实现逻辑控制；方式二，采用电流等级来实现逻辑控制；方式三，采用正弦信号幅度实现控制；方式四，采用频率实现开关的控制；方式五，采用电压和电流同时进行控制；方式六，采用数字接口方案来进行控制。本发明的方法克服了现有技术的缺陷，用很小的代价实现了相同的逻辑控制功能，从而可以大幅度的降低连接线和控制线的数量，降低芯片的面积。此发明的方案可以应用于所有集成射频开关的功率放大器，同时可以应用于有类似大量控制端口的芯片。

Description

射频开关的控制方法

技术领域

本发明涉及无线通信的传输系统，特别涉及射频功率放大器中射频开关的控制方法。

背景技术

射频功率放大器是实现射频信号无线传输的重要部件，随着通信网络的改进，适用于3G网络或4G网络射频功率放大器需要支持多种频段和制式。相应地，配备上述射频功率放大器的多频通信设备能在同一移动通信网络标准中选择不同频段进行射频传输。

手机用射频功率放大器需要使用射频开关来实现接收、发射和不同频率的切换和隔离，常见的射频开关采用SOI工艺、PHEMT工艺和CMOS工艺实现，而SOI工艺和CMOS工艺是未来的技术主流。

对于4G LTE手机，需要支持5种模式和12种频率。功率放大器的不同频段通过一个单刀多掷的射频开关来实现。开关的控制通过外部控制线控制，采用不同的编码形式，传统开关采用逻辑控制，如单刀四掷开关需要两个逻辑控制管脚实现四个状态的切换。同理，单刀八掷开关需要使用3个逻辑控制管脚，同时还需要一个使能信号和一个电源信号。现有的单刀12掷开关需要更多的控制逻辑，控制管脚数量多导致占用的键合线经基板走线很多，占用大量面积、成本上升，还容易受到射频信号的干扰。

中国专利数据库中，涉及射频开关控制技术的专利仅有CN1716682号《矩阵式射频开关智能切换控制系列》、CN101013905号《采用射频开关阵列的TD-SCDMA放大器及其控制方法》和CN101217769号《多载波基站放大器射频开关控制装置及其控制方法》。显然，这些技术方案难以用于手机用射频功率放大器的射频开关控制。

发明内容

本发明的目的在于提供射频开关的控制方法，减少控制管脚数量，以降低生产成本。

传统的射频开关控制方式以SP8T开关为例，需要3根控制线S0，S1，S2，需要一个使能信号EN，需要一个电源信号VDD，需要一个地信号GND。共4根控制信号、1根电源信号和1根地信号。这些信号按下表运行：

EN	S2	S1	S0	状态
					低电平	任意	任意	任意	关闭
高电平	低电平	低电平	低电平	SW0开启
					高电平	低电平	低电平	高电平	SW1开启
高电平	低电平	高电平	低电平	SW2开启
					高电平	低电平	高电平	高电平	SW3开启
高电平	高电平	低电平	低电平	SW4开启
					高电平	高电平	低电平	高电平	SW5开启
高电平	高电平	高电平	低电平	SW6开启
					高电平	高电平	高电平	高电平	SW7开启

传统方式采用逻辑0和逻辑1来实现，因此每个逻辑管脚只有两种状态。

发明人在对传统控制方式研究后，提供的射频开关的控制方法是采用以下6种方式中的一种进行控制：

方式一：采用多电压等级来实现逻辑控制，即采用不同的电压等级，实现对相应开关的控制；先由控制器芯片集成的数模转换器DAC，产生所需要的电压；电压间隔越大，抗干扰能力越大；同时采用滤波技术降低射频干扰的影响；开关芯片采用比较器或者模数转换器ADC实现将控制电压转换为逻辑读出的功能；这样，控制线就由原来的3条降低为1条；

方式二：采用电流等级来实现逻辑控制，即采用不同的电流等级，实现对相应开关的控制；这样，控制线就由原来的3条降低为1条；电流控制的优点在于抗干扰能力强，但是控制器和开关两部分的电流参考不同，因此需要足够的电流间隔来作为裕度；

方式三：采用正弦信号幅度控制方式，即在电压线上，产生一个周期信号，以信号的时钟来控制开关的选择；由于采用一个频率适中的信号，不会受到射频信号的干扰，射频干扰信号也容易被滤除；这样，控制线就由原来的3条降低为1条；

方式四：采用频率实现开关的控制，即在电源线VDD上，产生一个周期信号，以信号的频率作为控制方式；因此只需要1根控制线；

方式五：结合方式一和方式二，采用电压和电流同时进行控制，以提高精度和抗干扰能力；即采用不同的电压等级和不同的电流等级，实现对相应开关的控制；具体做法是采用单控制线，同时传输电流和电压，利用电流和电压的排列组合来实现逻辑控制；控制线就由原来的3条降低为1条；

方式六：采用数字接口方案，采用的接口规范包括I2C，SPI，或者其他类型的自定义的接口规范；具体的实现方式如下：

采用I2C接口，I2C接口规范是两条数字线，一条为数据，一条为时钟，可双向发送和接收数据，实现控制器到开关的单项传输；单线需要将数据和时钟同时写入，由一根信号线，传输一个正弦信号作为时钟，同时以时钟的幅度作为数据，若时钟幅度只有两种状态：高和低，表示为1和0，则通过不断的发送1和0来实现数据的传输，或采用多种幅度，用幅度检测器将时钟的幅度包络检测出来，同时利用时钟作为触发信号，对包络进行比较和采样，得到0和1的信号，实现单线的传输。

上述方式一中，所述电压间隔受到满幅电源电压和控制逻辑数目决定。

上述方式二中，所述电流间隔受到满幅电流电压和控制逻辑数目决定。

上述方式六中，所述接口规范的特征是：采用单线或多线，实现数字信号的传输，将需要的控制信号传递到控制芯片中。甚至电源管脚可以用来传输信号；所述I2C的协议是常规的协议。

本发明的方法克服了现有技术的缺陷，用很小的代价实现了相同的逻辑控制功能，从而可以大幅度的降低连接线和控制线的数量，降低芯片的面积。此发明的方案可以应用于所有集成射频开关的功率放大器，同时可以应用于有类似大量控制端口的芯片。

附图说明

图1为传统控制方式的控制原理图，图2为方式一的控制原理图，图3为方式一的电压间隔控制状态图，图4为方式二的电路图，图5为方式三的周期信号示意图，图6为方式三的控制装置示意图，图7为方式三的控制原理示意图，图8为方式四的电路图，图9为方式六的控制装置示意图，图10为方式六的电压控制信号示意图。

具体实施方式

实施例1 采用方式一的多电压等级来实现逻辑控制，即采用以下8个电压等级：0\0.5\1.0\1.5\2.0\2.5\3.0\3.5，实现对8个开关的控制如图2和图3；先由控制器芯片集成一个DAC，产生所需要的电压，电压间隔受到满幅电源电压和控制逻辑数目决定；开关端采用比较器实现ADC的功能，将控制电压的逻辑读出；控制线就由原来的3条降低为1条。，控制状态为：

单控制线	状态
		0.00V-0.33V	关闭
0.33V-0.66V	SW0开启
		0.66V-1.00V	SW1开启
1.00V-1.33V	SW2开启
		1.33V-1.66V	SW3开启
1.66V-2.00V	SW4开启
		2.00V-2.33V	SW5开启
2.33V-2.66V	SW6开启
		2.66V-3.00V	SW7开启

实施例2 采用方式二的多电流等级来实现逻辑控制，即用以下8个电流等级：0\0.5\1.0\1.5\2.0\2.5\3.0\3.5，实现对8个开关的控制，如图4；电流间隔受到满幅电流电压和控制逻辑数目决定；这样，控制线就由原来的3条降低为1条。

实施例3 采用方式三的正弦信号幅度来实现逻辑控制，即在电压线上，产生一个周期信号，如图5，以信号的时钟来控制开关的选择；其控制装置如图6所示；这样，控制线就由原来的3条降低为1条。

实施例4 采用方式四的频率实现开关的控制，即在电压线上，产生一个周期信号，如图8所示，以信号的频率作为控制方式；因此只需要1根控制线。

实施例5 结合方式一和方式二，采用方式五的电压和电流同时进行控制，以提高精度和抗干扰能力；即采用不同的电压等级和不同的电流等级，实现对相应开关的控制；具体做法是：采用单控制线，同时传输电流和电压，利用电流和电压的排列组合来实现逻辑控制；控制线就由原来的3条降低为1条。

实施例6 采用方式六，即采用数字接口方案，采用的接口规范包括I2C，SPI，或者其他类型的自定义的接口规范；具体的实现方式如图9－图10：采用I2C接口，I2C接口规范是两条数字线，一条为数据，一条为时钟，可双向发送和接收数据，实现控制器到开关的单项传输：所述接口规范的特征是：采用单线或多线，实现数字信号的传输，将需要的控制信号传递到控制芯片中；单线需要将数据和时钟同时写入，可以采用图7的方式，由一根信号线，传输一个正弦信号作为时钟，同时以时钟的幅度作为数据，若时钟幅度只有两种状态：高和低，表示为1和0，则通过不断的发送1和0来实现数据的传输，也可以采用多种幅度。根据图7，采用幅度检测器将时钟的幅度包络检测出来，同时利用时钟作为触发信号，对包络进行比较和采样，得到0和1的信号。于是实现了单线的传输。

Claims

1. 一种射频开关的控制方法，其特征在于采用以下6种方式中的一种进行控制：

方式六：采用数字接口方案，采用的接口规范包括I2C，SPI，或者其他类型的自定义的接口规范；具体的实现方式是采用I2C接口，I2C接口规范是两条数字线，一条为数据，一条为时钟，双向发送或接收数据，实现控制器到开关的单项传输；所述接口规范的特征是：采用单线或多线，实现数字信号的传输，将需要的控制信号传递到控制芯片中；单线需要将数据和时钟同时写入，由一根信号线，传输一个正弦信号作为时钟，同时以时钟的幅度作为数据，若时钟幅度只有两种状态：高和低，表示为1和0，则通过不断的发送1和0来实现数据的传输，或采用多种幅度，用幅度检测器将时钟的幅度包络检测出来，同时利用时钟作为触发信号，对包络进行比较和采样，得到0和1的信号，实现单线的传输。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于方式一中，所述电压间隔受到满幅电源电压和控制逻辑数目决定。

3. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于方式二中，所述电流间隔受到满幅电流电压和控制逻辑数目决定。

4. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于方式六中，所述接口规范的特征是：采用单线或多线，实现数字信号的传输，将需要的控制信号传递到控制芯片中。